晉北縣域“大配方、小調整”春玉米專用肥田間效果研究

郭軍玲，郭彩霞，王永亮，張 強，楊治平

（山西省農業科學院農業環境與資源研究所，土壤環境與養分資源山西省重點實驗室，山西太原030031）

晉北縣域“大配方、小調整”春玉米專用肥田間效果研究

郭軍玲，郭彩霞，王永亮，張 強，楊治平

（山西省農業科學院農業環境與資源研究所，土壤環境與養分資源山西省重點實驗室，山西太原030031）

基于篩選出的晉北應縣基肥大配方（總養分設計為45%，N-P2O5-K2O配比為17-19-9），引入“大配方、小調整”施肥技術思路，在研究區內開展田間肥效驗證試驗。結果表明，不同施肥處理直接影響春玉米的生長發育，與農戶習慣處理相比，大配方處理和小調整處理具有較高的株高、葉面積指數和干物質積累量；大配方處理、小調整處理比農戶習慣處理分別顯著增產9.13%，9.96%，較高的百粒質量、穗粒數、穗長及收獲指數，較低的禿尖長度是其增產的主要原因；大配方處理、小調整處理獲得較好的經濟效益，比農戶習慣處理分別增收2 335，2 601元/hm2，且氮肥利用效率均明顯提高，實現了節本增產增效的目的。而大配方處理、小調整處理之間差異很小，由此證明，區域大配方是春玉米獲得高產高效的有效措施，也是測土配方施肥技術區域推廣的有效途徑。

春玉米；應縣；專用配方肥；產量；氮肥效率

玉米是重要的飼料、工業原料和糧食作物。近年來，山西省玉米產業有了長足發展，播種面積逐年增加，到2014年玉米種植面積達到167萬hm2，占糧食總播種面積的44.2%，總產量達95.6億kg，為山西省糧食總產突破100億kg起了決定性作用。然而，統計資料顯示，全省玉米平均產量僅為5 250 kg/hm2，其中，水澆地產量為7 500 kg/hm2左右，還有很大的提升空間[1-2]。當前，玉米種植區施肥技術落后，諸多影響產量的因素中，肥料產品的低質量及不合理施用成為限制產量水平提高的主要因素之一。市場上肥料種類五花八門，復合肥配比多種多樣，農民選擇使用上盲目性很大；而且農民為追求高產量，不斷加大氮肥施用量，這不僅增加了肥料投入成本、降低了肥料利用率，也給土壤環境帶來了負面影響[3-4]。針對農業生產中存在的實際問題，轉變農民施肥意識、優化施肥技術，實現節本增效顯得尤為重要。

區域專用配方肥依據不同地區土壤養分供應特點、結合作物需肥特征研制，實現了施肥理論和技術的物化，在農業生產中越來越受到重視[5-6]。關于區域專用配方肥的研究多有報道，涉及到不同區域的不同作物[7-12]。相關研究表明，區域專用配方肥可有效減少肥料施用量，針對性強，在增加作物產量、提高肥料利用率、降低環境污染等方面優勢明顯，且易于推廣。關于玉米專用肥的研究也多有報道[13-16]，新型配方肥陸續出現。閆芳等[15]深入研究發現，多功能玉米專用肥不僅可促進玉米增產增收，而且有效提高了土壤孔隙度、團聚體、蓄水量、有機質等理化性狀，降低了土壤容重、pH值。王小雪等[16]研究表明，腐植酸專用肥施用技術增加了玉米根條數、葉面積和地上部干物質積累，促進了養分吸收，提高了玉米產量。

本試驗以晉北應縣春玉米種植區域為研究對象，基于前期工作篩選出的縣域大配方N-P2O5-K2O配比為17-19-9（總養分45%），根據“大配方、小調整”的區域施肥技術思路，開展田間試驗進行肥效驗證，分析其對春玉米生長發育、產量、經濟效益和氮肥效率的影響，探討區域大配方的可行性，以期為增加玉米產量、提高養分資源利用效率提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.2 試驗區概況

肥效試驗于2014年在應縣境內平川區鎮子梁鄉東輝耀村開展，該村耕地面積為600 hm2，以春玉米種植為主，播種面積超過了480 hm2。選擇有代表性的地塊進行田間試驗，供試土壤基本理化性狀為：全氮0.96 g/kg，有機質15.54 g/kg，pH值8.54，堿解氮97.47 mg/kg，有效磷15.24 mg/kg，速效鉀156.30 mg/kg。

1.3 試驗設計

試驗設4個處理：空白對照（CK）、農戶習慣（FP）、大配方（MP）、小調整（AP）。其中，空白對照為無肥區處理；經農戶施肥量調查，確定農戶習慣處理為玉米生育期N，P2O5，K2O用量分別為270，82.5，30 kg/hm2；大配方處理為篩選出的縣域基肥大配方（N-P2O5-K2O配比為17-19-9）處理；基于縣域大配方，小調整處理根據試驗地塊養分狀況調整N-P2O5-K2O配比為18-17-10。依據區域氮肥總量控制、分期調控的原則，縣域內平均適宜施氮量為225 kg/hm2。大配方處理、小調整處理基肥由單質肥料混合而成，基肥N，P2O5，K2O用量分別為76.5，85.5，40.5 kg/hm2和82.5，78，45 kg/hm2；追肥N用量分別為148.5，142.5 kg/hm2。單質肥料為尿素（含氮46%）、過磷酸鈣（含P2O516%）、硫酸鉀（含K2O50%）。氮肥采用基肥+大喇叭口期追肥的管理方式。5月初播種，10月初收獲，種植密度6.75萬株/hm2，各處理田間管理相同。

1.4 測定項目及方法

在春玉米主要生育期進行調查取樣，測定株高和葉面積。植株樣品在105℃下殺青30 min后在70℃下烘至恒質量，稱取干物質量，測定氮素含量。春玉米收獲時進行田間測產，同時調查產量構成因素。采用半微量凱式定氮法測定植株樣品的全氮含量。

單株葉面積（LA）＝葉長×葉寬×0.75；葉面積指數（LAI）＝單株葉面積×單位土地面積內株數/單位土地面積；氮收獲指數=籽粒氮積累量/成熟期地上部氮積累量×100%；氮素吸收效率（kg/kg）＝地上部氮積累量/施氮量；氮肥偏生產力（kg/kg）＝施氮區產量/施氮量；氮肥農學利用率（kg/kg）＝（施氮區產量-無氮區產量）/施氮量。

1.5 數據分析

⑥擴展應用前景巨大。Web技術基于的標準是開放的、非專用的，是經過標準化組織IETF和W3C為Internet應用制定的，這為WebGIS的進一步擴展提供了極大的擴展空間，使得WebGIS很容易與Web中其他信息服務進行無縫集成，建立功能豐富的具體GIS應用。因此，隨著水文氣象業務拓展和計算機應用技術進步，天眼WebGIS應用服務功能仍有著巨大的發展空間。

數據采用Microsoft Excel 2010和SPSS 18.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對春玉米生長發育的影響

2.1.1 不同施肥處理對春玉米生育期株高的影響從圖1可以看出，從苗期到吐絲期春玉米株高呈不斷增加的趨勢，吐絲期春玉米葉片全部展開，植株已經定長，高度達到最大值。不同施肥處理對春玉米株高有著不同的影響，且不同生育期的影響存在較大差異。苗期春玉米株高差異最小，拔節期差異也不明顯。這是由于苗期、拔節期階段，植株根系和葉片不發達，吸收養分有限，土壤基礎養分供給能滿足春玉米生長發育的需求。拔節期以后，各個生育期植株株高均表現出大配方處理、小調整處理和農戶習慣處理高于空白對照處理的趨勢，且隨著生育期的延長，差異逐漸增大，說明施肥與否是引起株高差異的主要因素。與農戶習慣處理相比，大配方處理、小調整處理株高均有不同程度的增加，這與處理間養分管理不同密切相關，大配方和小調整處理養分供應比較合理地促進了春玉米莖稈的生長。

2.1.2 不同施肥處理對春玉米葉面積指數（LAI）的影響 葉片是作物進行光合作用和蒸騰作用的主要器官，葉面積大小直接關乎作物產量的高低。葉面積指數（LAI）是基于葉面積大小反映植物群體生長狀況的一個重要指標，其大小與春玉米產量多少密切相關。由圖2可知，不同施肥處理間春玉米葉面積指數變化規律一致，呈拋物線分布，均在吐絲期和灌漿期達到最大值。最大值以前葉面積指數隨生育期延長快速增加，以苗期到拔節期增長最為迅速；之后，葉面積指數呈下降趨勢，其中，農戶習慣處理、大配方處理和小調整處理葉面積指數下降速度明顯低于空白對照處理。空白對照的最大葉面積指數為2.59，吐絲期以后葉面積指數開始明顯下降，這是由氮素缺乏嚴重造成植株底部葉片早衰枯黃所致。農戶習慣處理、大配方處理和小調整處理葉面積指數最大值分別為4.78，5.06和5.19，顯著高于空白對照處理。灌漿期以后，植株下部葉片陸續枯黃，葉面積指數開始逐漸降低。與農戶習慣處理相比，春玉米不同生育期大配方處理和小調整處理葉面積指數均有所增加，但差異不顯著。

2.1.3 不同施肥處理對春玉米干物質積累的影響由圖3可知，春玉米干物質量積累動態一致，隨生育期推進干物質積累表現出持續增加趨勢，積累速度表現出初期較快隨后減緩后期又較快的變化趨勢，這是因為生育初期以營養生長為主，莖葉增長快，干物質積累多；吐絲期后干物質積累減緩，進入生殖生長初期；隨著經濟產量的逐步形成，干物質積累增多。從生育期不同施肥處理干物質對比可以看出，土壤基礎肥力基本能保證苗期、拔節期春玉米養分需求，這期間各處理間干物質積累差異不顯著。大喇叭口期以后，農戶習慣處理、大配方處理和小調整處理干物質量均顯著高于空白對照處理，且差異逐漸增大。成熟期干物質量達到最大積累，大配方處理、小調整處理較農戶習慣處理分別提高了9.56%，10.03%，較空白對照均顯著增加45%以上，這為獲得高產打下了基礎。與農戶習慣處理相比，大配方和小調整處理干物質積累量在大喇叭口期前差異較小，之后有不同程度的增加，這與大喇叭口期追施氮肥密切相關。合理調控追施氮肥用量促進了干物質積累轉移，進而影響干物質分配，促進籽粒產量的形成，達到了增產效果。

2.2 不同施肥處理對春玉米產量及其構成因素的影響

科學管理養分是作物產量增加的重要途徑之一[17-18]。從表1可以看出，大配方處理和小調整處理的產量分別為13 507，13 610 kg/hm2，較農戶習慣處理（12 377 kg/hm2）分別顯著增產9.13%，9.96%，但未達到極顯著水平；空白對照產量水平最低，與其他處理間差異達到極顯著水平。可見，施肥是保證作物產量的前提條件，單靠土壤基礎養分難以獲得較高產量。從產量構成因素來看，百粒質量和穗粒質量具有相同趨勢，均以大配方處理最高，分別為34.11 g和214.2 g/穗；小調整處理略低于大配方處理，分別為33.95 g和211.6 g/穗；農戶習慣處理居中；空白對照最低，分別為21.59 g和104.1 g/穗。穗粒數與百粒質量的變化趨勢相似，小調整處理最高，為649粒，大配方處理為645粒，分別較農戶習慣（609粒）增加6.57%，5.91%，顯著高于空白對照。禿尖以空白處理最長，為1.45 cm，顯著高于農戶習慣（0.70 cm）和大配方、小調整處理（0.60 cm）。大配方、小調整處理穗長分別為17.9，17.8 cm，高于農戶習慣處理的17.4 cm，顯著高于空白對照處理的14.3 cm。綜合分析，產量構成因素中，較高的百粒質量、穗粒數、穗粒質量、穗長，較低的禿尖長度是大配方處理和小調整處理較農戶習慣處理增產的直接因素。收獲指數結果顯示，CK，FP，MP，AP收獲指數分別為40.22%，45.48%，47.19%，47.68%，說明大配方、小調整處理更好地促進了養分從源向籽粒的轉移積累，增加了經濟產量占生物量的比例。總之，與傳統的農戶習慣相比，大配方處理和小調整處理養分優化管理實現了穗大、粒多、粒質量高、禿尖短的目標，獲得了高產。

表1 不同施肥處理下春玉米產量及其構成因素

2.3 不同施肥處理對春玉米經濟效益及氮素利用效率的影響

2.3.1 不同施肥處理對春玉米經濟效益的影響從表2可以看出，由于養分管理的不同導致不同處理間產量效應和經濟效益不同。與農戶習慣處理相比，大配方處理、小調整處理獲得較高產量效應的同時獲得了較高的經濟效益。大配方處理、小調整處理經濟效益分別達到了19 559，19 825元/hm2，分別比農戶習慣經濟效益（17 224元/hm2）增加了2 335，2 601元/hm2。產投比的變化表現為：小調整處理＞大配方處理＞農戶習慣處理＞空白對照處理，其中，小調整處理、大配方處理產投比比農戶習慣處理分別提高了11.85%，10.03%。綜合分析可知，大配方、小調整處理以較少的肥料投入獲得了較高的經濟效益及較高的產投比，達到了節本增收的目的。

表2 不同施肥處理經濟效益分析

2.3.2 不同施肥處理對春玉米氮素利用效率的影響 氮肥對促進農業生產的發展起到了舉足輕重的作用。玉米生長過程中氮素是最主要的營養元素之一，合理施用氮肥可以穩產增產[17-19]。氮素在土壤中轉化復雜，過量施用極易造成氮素向土壤深層淋洗，給地下水造成污染，因此，氮素也是春玉米養分管理的核心元素。不同施肥處理春玉米氮肥利用效率列于表3。

表3 不同施肥處理對春玉米氮素利用效率的影響

從表3可以看出，氮收獲指數，大配方處理（69.39%）、小調整處理（68.55%）較高，與農戶習慣（61.73%）、空白對照處理（48.69%）相比均達到了顯著水平。氮吸收效率、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力均表現為小調整處理＞大配方處理＞農戶習慣處理，且小調整處理和大配方處理之間無顯著差異，但與農戶習慣處理之間均達到了顯著水平，分別提高27.27%，26.26%；44.93%，42.83%和29.56%，29.28%。可以看出，大配方處理、小調整處理極大地提高了氮肥利用效率，各指標均高于農戶習慣處理，且差異達到了顯著水平，與大配方處理、小調整處理具有較高產量相吻合。說明大配方處理和小調整處理優化管理養分促進了氮素吸收，增加氮素再分配和對籽粒的貢獻，提高氮肥利用效率，降低其對環境潛在威脅，達到了節本增效的目的。

3 結論與討論

春玉米發育良好、葉片寬大、莖稈墩實、干物質積累高是形成產量的物質基礎。研究表明，延長玉米生育后期綠葉面積持續時間可延長灌漿后期的光合生產，能夠有效提高作物的籽粒產量[17，19]。本研究結果表明，不同施肥管理直接影響春玉米的生長發育。春玉米株高呈不斷增加趨勢，生育初期處理間差異不明顯，拔節期后差異逐漸增大。施肥與否是導致春玉米生長發育形成差異的主要原因，生育后期養分供應不足嚴重制約著無肥區植株的生長。不同處理葉面積指數呈拋物線分布，施肥處理葉面積指數顯著高于無肥處理，其初期增長最為迅速，吐絲期和灌漿期間達到最大。隨后葉面積指數表現出下降趨勢，空白對照處理下降最明顯，氮素缺乏嚴重，導致植株底部葉片早衰枯黃，有效葉面積下降。與以往研究相似[17，19]，不同生育期干物質量積累表現出持續增加趨勢，生育初期處理間差異不大，大喇叭口期以后，農戶習慣處理、大配方處理和小調整處理干物質積累顯著高于空白對照處理，且差異逐漸增大。成熟期大配方、小調整處理干物質積累較農戶習慣處理分別提高了9.56%和10.03%。綜合分析可知，大配方、小調整處理較農戶習慣有較高的株高、葉面積指數、干物質積累，說明優化養分配比、平衡供給養分促進了春玉米莖稈生長、干物質積累以及有效葉面積增加，這為春玉米獲得較高籽粒產量奠定了物質基礎。

田間產量結果顯示，施肥處理產量顯著高于無肥處理，大配方、小調整處理產量較農戶習慣處理分別顯著增產9.13%，9.96%，且促進了養分從源向籽粒的轉移積累，獲得了較高的收獲指數。產量構成因素中，大配方、小調整處理較農戶習慣處理穗粒數分別增加了5.92%，6.57%，提高了百粒質量、穗粒數、穗粒質量、穗長，降低了禿尖長度。這與侯云鵬等[20]的研究結果相似，測土配方施肥的穗長、禿尖和穗粒數等玉米產量構成因素均好于農民習慣，穗粒數提高了3.8%～8.0%。大配方、小調整處理依據土壤養分供應特征、春玉米養分吸收特點配比氮磷鉀養分，明顯改善春玉米產量構成因素，實現了群體穗大、粒多、粒質量高、禿尖短，促進了養分從源向籽粒的轉移積累，增加了春玉米產量。大配方和小調整處理間增產差異不明顯，說明大配方處理肥料用量及配比基本合理，考慮到實際操作性，大配方在區域內具有可行性。

不同施肥處理的經濟效益分析可知，大配方、小調整處理獲得了較好的經濟效益，比農戶習慣處理分別增加2 335，2 601元/hm2；具有較高產投比，比農戶習慣處理分別提高11.85%，10.03%。巨曉棠等[21]研究指出，過量施用氮肥和不合理的氮肥施用方法是引起氮肥利用率低、環境污染的根本原因。本研究結果顯示，大配方、小調整處理氮肥投入量較農戶習慣處理減少了16.67%，但氮肥利用效率達到了較高水平。與農戶習慣相比，大配方、小調整處理氮吸收效率分別提高了26.26%，27.27%，氮肥農學利用率分別提高了42.83%，44.93%，氮肥偏生產力分別提高了29.28%，29.56%。可見，科學管理養分資源是春玉米增產的有效措施。大配方、小調整處理優化養分供給，以較少的肥料投入獲得較高的產量和經濟效益，極大地提高了氮肥利用效率，降低了環境風險，達到了節本增收增效的目的。綜合分析可知，大配方在區域內是可行的，區域配方技術可推動區域施肥技術的進步，促進肥料產品的優化，為農業生產提供技術指導和服務。

［1］王美霞，趙懷生，李海燕，等.山西玉米產業現狀與發展思考[J].山西農業科學，2013，41（3）：301-303.

［2］山西省統計局.山西統計年鑒 [M].北京：中國統計出版社，2010—2014.

［3］薛利紅，俞映倞，楊林章.太湖流域稻田不同氮肥管理模式下的氮素平衡特征及環境效應評價 [J].環境科學，2011，37（4）：1133-1138.

［4］高強，蔡紅光，黃立華，等.吉林省半干旱地區春玉米連作體系氮素平衡研究 [J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2009，37（8）：127-132.

［5］張福鎖，江榮風，陳新平，等.測土配方施肥技術[M].北京：中國農業大學出版社，2011.

［6］吳良泉.基于“大配方、小調整”的中國三大糧食作物區域配肥技術研究[D].北京：中國農業大學，2014.

［7］趙娜，薛文多.基于測土配方施肥試驗的肥料效應研究[J].天津農業科學，2014，20（1）：95-98.

［8］王玉明，劉茂，李志平.馬鈴薯測土配方施肥技術田間試驗[J].華北農學報，2007，22（專輯）：147-149.

［9］李帆，蔣月光，萬水霞，等.配方施肥對油茶果林生長和產量的影響[J].河南農業科學，2014，43（12）：73-76.

［10］劉延濤，樊小林，王南南，等.控釋配方肥中不同控釋養分比例對香蕉產量的影響[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2011，39（8）：165-170，177.

［11］劉淑君.北方潮土區冬小麥最佳測土配方施肥模式[J].天津農業科學，2011，17（4）：21-24.

［12］李衛華，丁洪，顏明娟，等.新型專用配方肥對馬鈴薯產量及品質的影響[J].中國農學通報，2007，23（3）：289-292.

［13］孫義祥，袁嫚嫚，郭熙盛.玉米專用肥配方設計與效果驗證[J].中國農學通報，2012，28（18）：117-121.

［14］馮國忠，張強，顧明，等.吉林玉米帶春玉米專用肥配方的確定[J].中國農學通報，2010，26（13）：225-229.

［15］閆芳，張春梅，秦嘉海，等.多功能玉米專用肥篩選及改土培肥效果研究[J].甘肅農業科技，2013（11）：10-14.

［16］王小雪，王艷群，薛世川，等.腐植酸專用肥分層異位同播技術對玉米生長的影響[J].河北農業大學學報，2011，34（3）：7-11.

［17］梁志英.不同管理模式下春玉米氮素吸收與分配規律研究[D].太原：山西大學，2014.

［18］王旭.我國主要農業生態區糧食作物化肥增產效應與養分利用效率研究[D].保定：河北農業大學，2010.

［19］劉占軍，謝佳貴，張寬，等.不同氮肥管理對吉林春玉米生長發育和養分吸收的影響 [J].植物營養與肥料學報，2011，17（1）：38-47.

［20］候云鵬，謝佳貴，尹彩俠，等.測土配方施肥對玉米產量及化肥利用率的影響[J].安徽農業科學，2010，38（18）：9452-9454.

［21］巨曉棠，劉學軍，張福鎖.過量施用氮肥和不合理的氮肥施用方法是氮肥引起環境污染的根源 [M]//中國土壤學會.青年學者論土壤與植物營養科學：第七屆全國青年土壤暨第二屆全國青年植物營養科學工作者學術討論會論文集.北京：中國農業科技出版社，2000：151-154.

Study on Effect of Special Compound Fertilizer for Spring Maize in Northern Shanxi Province Based on"Regional Major Formula and Site Special Adjustment"

GUO Jun-ling，GUO Cai-xia，WANG Yong-liang，ZHANG Qiang，YANG Zhi-ping
（Key Laboratory of Soil Environment and Nutrient Resources of Shanxi Province，Institute of Agricultural Environment &Resources，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

Based on previous study,according to"Regional Major Formula and Site Special Adjustment"fertilization technology, the paper studied about the effect of regional special compound fertilizers for spring maize in Yingxian county,which total nutrient was 45%and the formula was 17-19-9（N-P2O5-K2O）.The results of field experiments showed that different fertilizer treatments affected the growth and development of spring maize directly,"Regional Major Formula"treatment（MP）and"Site Special Adjustment"treatment（AP）had higher plant height,leaf area index and dry matter accumulation than farmers practice treatment（FP）.MP and AP also increased 100-seed weight,grain number per spike of maize,ear length and harvest index,while reduced barren ear tip length.These factors contributed to maize yield increased 9.13%and 9.96%.In addition,compared with FP,MP and AP also increased income 2 335, 2 601 yuan/hm2,respectively.Meanwhile,MP and AP significantly improved nitrogen harvest index,nitrogen absorption efficiency, agronomic efficiency and nitrogen partial factor productivity.All in all,MP treatment could reduce cost，increase yield and raise fertilizer efficiency，which could used as a effective measures for regional spring management.

spring maize;Yingxian county;regional special compound fertilizer;yield;nitrogen fertilizer efficiency

S513.062

A

1002-2481（2016）05-0620-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.05.13

2016-01-17

山西省農業科學院科技攻關項目（2013GG48）；山西省農業科學院博士研究基金項目（YBSJJ1309，YBSJJ1310）

郭軍玲（1984-），女，河南輝縣人，助理研究員，主要從事養分資源管理研究工作。楊治平為通信作者。